20.01.2014 10:57

"Кеплер" рассмотрел "роман" белых карликов

Космический телескоп "Кеплер", который после поломки, произошедшей 16 мая прошлого года, уже совсем собираются списать в утиль, тем не менее, напоследок выдал немало интересных данных. В частности, его фотографии помогли приоткрыть завесу тайны над механизмом вспышек сверхновых типа Ia. Стало ясно, что здесь мы видим пример слияние двух звезд.

Фото:

Традиционно считается, что вспышка сверхновой типа Ia происходит при взрыве белого карлика, который является ничем иным, как остатком звезды, завершившей уже свой жизненный цикл. А происходит это примерно так — если этот карлик набирает массу выше 1,38 солнечной, то его температура может на мгновение снова подняться до точки воспламенения, которая имела место быть при прошлом ядерном синтезе (перед тем, как его родительская звезда стала тем самым карликом). В течение нескольких секунд после начала этого ядерного синтеза со значительной частью вещества белого карлика происходит быстрая термоядерная реакция с выделением достаточного количества энергии (где-то 1-2×10⁴⁴ Дж), которая и вызывает взрыв новой сверхновой звезды.

Однако каким образом карлик, будучи весьма мелкой (по астрономическим понятиям) звездой, сможет набрать необходимую для вспышки массу? Долгое время астрономы предполагали, что это жуликоватое светило просто-напросто ворует вещество у своих звезд-компаньонов. Из этого следовало, что сверхновые типа Ia должны вспыхивать в двойных или тройных звездных системах — иначе их источникам просто неоткуда будет "красть" недостающую массу.

Тем не менее, логично предположить, что если все происходит именно по такому сценарию, то расширяющаяся оболочка бывшего белого карлика после взрыва должна столкнуться со второй звездой, что так или иначе отразится на распределении света и тепла в районе взрыва. То есть астрономы, по идее, неизбежно заметят следы компаньона. Причем эту вторую звезду в системе белого карлика, по возрасту равную ему, но еще не закончившую предшествующую стадию эволюции (фазу красного гиганта), очень трудно не "зацепить" взрывом: в диаметре она может быть в огромное число раз больше того же Солнца.

Тем не менее, в течение долгого времени астрономы так и не смогли заметить никаких следов звезды-компаньона в районе объектов, которые порождали вспышки сверхновых типа Ia. Ну, а раз так, то получается, что белые карлики не могут похищать вещество у их компаньонов в стадии красного гиганта. Впрочем, если компаньон представляет собой светило небольшого размера, вроде Солнца или даже меньше, то тогда он вполне мог остаться незамеченным земными астрономами, поскольку размеры подобных звезд меньше таковых красных гигантов в 100-1000. Ну, а при определенном угле зрения астрономы могут вовсе не обнаружить следов столкновения с небольшой звездой — если она, например, находится с другой стороны от исходного белого карлика.

Однако есть и другая гипотеза, объясняющая механизм подобных вспышек, которая долгое время не пользовалась особенной популярностью среди ученых. Согласно этой модели, сверхновая Ia-типа может вспыхивать в тот момент, когда два белых карлика сливаются, превышая максимально допустимый уровень массы. Ученые не особенно доверяли подобной теории потому, что согласно расчетам, сближение белых карликов должно было длиться тысячи лет, и за это время более массивный из них мог похитить достаточно материи у второго, чтобы образовывать нейтронную звезду без подобной вспышки.

Однако недавно всем известный аппарат "Кеплер", основной функцией которого вообще-то является поиск экзопланет, неожиданно смог зафиксировать две подобные вспышки. И что вы думаете — на фотографиях, сделанных космическим телескопом НАСА, был запечатлен именно процесс слияния белых карликов, после чего появилась сверхновая типа Ia. Это определил астроном Робер Оллинг из Мэрилендского университета в Колледж-Парке (США), который решил присмотреться повнимательнее к серии достаточно необычных снимков. В итоге стало ясно, что подобный механизм возникновения данного типа сверхновых тоже вполне возможен.

Любопытно также, что еще в 2010 году несколько моделей показали, что на самом деле слияние двух белых карликов может случиться даже за секунду, а это исключает сценарий, согласно которому одно из этих светил должно превратиться в нейтронную звезду — слишком уж быстро все происходит. Доктор Оллинг еще раз посмотрел результаты подобного моделирования, сравнил это с данными, полученными от "Кеплера", и обнаружил, что реальный "эксперимент", поставленный в глубинах Вселенной и замеченный телескопом, практически полностью совпал с теоретическими предсказаниями трехлетней давности. Таким образом, с точки зрения ученого, именно версию о слиянии двух белых карликов, из-за которого и происходит вспышка сверхновой типа Ia, следует считать более правдоподобной, нежели модель с воровством вещества у гипотетического компаньона.

Впрочем, противники данной теории не сдаются — они упирают на то, что, согласно имеющейся статистике, слияние белого карлика с какой-либо другой звездой — очень редкое событие, а вспышки сверхновых типа Ia случаются куда чаще. Однако доктор Оллинг считает, что в данном случае имеет место быть не редкость события как такового, а то, что подобные явления просто не часто попадают в поле зрения ученых — ведь направленно их никто не отслеживает. Поэтому для того, чтобы окончательно прояснить ситуацию, нужно не оставлять наблюдение за подобными вспышками, в том числе с помощью все еще отчасти функционального "Кеплера"…

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"